Parece que por fin existe un remedio que, además, de ser eficaz, es realmente muy interesante. Se trata de un microbio del orden de los Methanosarcinales que ha sido hallado por un grupo de investigadores de la Universidad de RadBoud, en los Países Bajos, y el Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, los cuales han elaborado un estudio que ha sido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Un hallazgo muy interesante que podría suponer, sin ninguna duda, un antes y un después en la lucha contra las consecuencias que podría traer el calentamiento global.
Los investigadores ya sospechaban que había un microbio que podía comer, no sólo metano, sino también hierro, pero hasta ahora no lo habían encontrado. Afortunadamente, han descubierto una arquea que utiliza hierro para convertir el metano en dióxido de carbono. Al hacerlo, reduce la cantidad de hierro disponible para las otras bacterias, de modo que inicia una cascada de energía que influye en el ciclo de hierro y metano, y en las emisiones de este último. Además, este descubrimiento se enmarca en un contexto de investigación continua sobre la relación entre los hongos y el calentamiento global.
Y por si esto fuera poco, estas arqueas pueden convertir el nitrato en amonio, que es el alimento de las bacterias anamnox, las cuales convierten el amonio en nitrógeno… ¡sin utilizar oxígeno! Esto es especialmente relevante para el tratamiento de aguas residuales, tal y como destaca Boran Kartal, microbiólogo del Instituto Max Planck, quien añadió:
“Se puede utilizar un biorreactor que contiene metano anaerobio y microorganismos oxidantes de amonio para convertir simultáneamente amonio, metano y nitrógeno oxidado en las aguas residuales en gas de nitrógeno y dióxido de carbono, que tienen un potencial de calentamiento global mucho más bajo.”
A pesar de que sabían de la existencia de estos oxidantes de metano dependientes del hierro, no los habían podido aislar. Sin embargo, consiguieron encontrarlos en su propia colección de muestras, y ahora pueden servir para frenar el calentamiento global.
Los microbios representan un recurso crucial en la lucha contra el cambio climático y el calentamiento global. Con su capacidad para metabolizar diversos compuestos, incluyendo gases de efecto invernadero, estos microorganismos emergen como aliados esenciales en la mitigación de las emisiones nocivas.
El papel crucial de los microbios en la captura de carbono
Mientras los humanos intentan combatir los efectos del cambio climático, puede que haya llegado el momento de volver la vista a los microbios como nuestra solución crucial al calentamiento global. Los microbios son responsables de muchos cambios medioambientales históricos que han dado forma a la Tierra. Estos minúsculos generadores de vida han sobrevivido durante miles de millones de años, y la investigación futura puede contener las respuestas que hemos estado buscando todo este tiempo. Además, el estudio de los efectos del cambio climático sobre los microbios se torna cada vez más relevante.
Los microbios, incluidas las bacterias y los hongos, son cruciales para mantener un suelo sano y combatir el cambio climático. Un elemento clave en este contexto es el secuestro de carbono. Los microbios del suelo son esenciales para la captura del carbono. Ciertas bacterias y algas convierten el dióxido de carbono en materia orgánica, que luego se almacena en el suelo. Esto ayuda a eliminar el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera, mitigando los efectos del calentamiento global.
Algunos de los principales microbios del suelo implicados en el secuestro de carbono son:
- Hongos micorrízicos: Estos hongos forman relaciones mutualistas con las raíces de las plantas, ayudándolas a absorber nutrientes y agua del suelo. También desempeñan un papel en el secuestro de carbono al aumentar la cantidad de carbono almacenado en el suelo.
- Actinobacterias: Se sabe que estas bacterias descomponen la hojarasca vegetal y otras materias orgánicas, liberando dióxido de carbono en el proceso. También desempeñan un papel en el secuestro de carbono al producir compuestos orgánicos que ayudan a estabilizar la materia orgánica del suelo.
- Rhizobia: Estas bacterias forman relaciones simbióticas con las leguminosas, fijando el nitrógeno del aire y poniéndolo a disposición de la planta. Este proceso también ayuda a aumentar la cantidad de carbono almacenado en el suelo.
- Hongos micorrízicos arbusculares: Estos hongos forman relaciones simbióticas con una amplia gama de especies vegetales y desempeñan un papel clave en el secuestro de carbono al aumentar la cantidad de carbono almacenado en el suelo.
- Proteobacterias: Estas bacterias descomponen la hojarasca vegetal y otras materias orgánicas, liberando dióxido de carbono. Sin embargo, también pueden desempeñar un papel en el secuestro de carbono mediante la producción de compuestos que ayudan a estabilizar la materia orgánica del suelo.
Microbios y el ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es un nutriente crucial para el crecimiento de las plantas, pero debe estar en la forma adecuada para que éstas puedan utilizarlo. Los microbios del suelo desempeñan un papel fundamental en el ciclo de los nutrientes. Descomponen la materia orgánica, como plantas y animales muertos, y liberan nutrientes esenciales en el suelo. Las plantas pueden absorber estos nutrientes y utilizarlos para su crecimiento y desarrollo.
Por ejemplo, las bacterias fijadoras de nitrógeno, como Rhizobium, convierten el nitrógeno atmosférico en una forma que las plantas pueden utilizar, como amoníaco o nitrito. Este proceso, llamado fijación del nitrógeno, es esencial para el crecimiento de muchas plantas, ya que el nitrógeno es un componente crítico de las proteínas y otras estructuras celulares. La interacción de los microbios con el ciclo del nitrógeno es de vital importancia para la salud del suelo y del ecosistema.
Estos son algunos de los microbios clave que intervienen en el ciclo del nitrógeno:
- Bacterias fijadoras de nitrógeno: Estas bacterias, como Rhizobia y Azotobacter, pueden convertir el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable por las plantas. Este proceso, denominado fijación del nitrógeno, es fundamental para el crecimiento de las plantas y la salud del ecosistema.
- Bacterias oxidantes del amoníaco: Estas bacterias, como Nitrosomonas y Nitrosococcus, convierten el amoníaco en nitrito, que es una forma intermedia de nitrógeno.
- Bacterias oxidantes del nitrito: Estas bacterias, como Nitrobacter, convierten el nitrito en nitrato, que es otra forma intermedia de nitrógeno.
- Bacterias desnitrificantes: Estas bacterias, como Pseudomonas y Paracoccus, vuelven a convertir el nitrato en nitrógeno gaseoso, que se libera a la atmósfera.
Microbios y el crecimiento de las plantas
Los microbios del suelo desempeñan un papel fundamental en el crecimiento de las plantas. Descomponen la materia orgánica, aportan nutrientes, favorecen el desarrollo de las raíces y protegen contra las enfermedades. Otros microbios y hongos ayudan a descomponer moléculas orgánicas complejas, como la celulosa y la lignina, en compuestos más simples que las plantas pueden utilizar. Este proceso, conocido como descomposición, devuelve al suelo diversos nutrientes, como carbono, nitrógeno, fósforo y azufre. Los microbios del suelo también producen muchas vitaminas y otros compuestos que favorecen el crecimiento y que las plantas absorben. Por ejemplo, las bacterias del suelo producen vitamina B12, esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Algunos microbios del suelo, como los hongos micorrícicos, forman relaciones simbióticas con las raíces de las plantas. Estos hongos ayudan a mejorar la absorción de agua y nutrientes por las raíces de las plantas, lo que favorece su crecimiento y desarrollo. Los microbios del suelo también pueden ayudar a proteger las plantas contra las enfermedades. Por ejemplo, ciertas bacterias producen antibióticos que pueden matar o inhibir el crecimiento de microbios patógenos, como bacterias y hongos, que causan enfermedades a las plantas. La interacción entre microbios y plantas es un factor clave para la sostenibilidad agrícola.
El ciclo de nutrientes y su importancia
El ciclo de los nutrientes ayuda al suelo. Además del nitrógeno, los microbios del suelo ayudan a ciclar otros nutrientes esenciales, como el fósforo y el potasio, poniéndolos a disposición del crecimiento de las plantas. Este proceso, conocido como ciclo de nutrientes, ayuda a mantener la salud y la fertilidad del suelo.
Estos son algunos de los microbios clave que intervienen en el ciclo de los nutrientes:
- Descomponedores: Estos microbios, como hongos y bacterias, descomponen la materia orgánica muerta y reciclan sus nutrientes en el suelo.
- Bacterias solubilizadoras de fósforo: Estas bacterias, como Bacillus y Pseudomonas, pueden reciclar el fósforo de fuentes insolubles, poniéndolo a disposición de las plantas y otros organismos.
- Bacterias oxidantes del azufre: Estas bacterias, como Thiobacillus y Beggiatoa, desempeñan un papel crucial en el ciclo del azufre al oxidar los compuestos de azufre, poniendo el azufre a disposición de otros organismos del ecosistema.
Reducción de la contaminación del suelo
Los microbios del suelo pueden reducir su contaminación. Muchos procesos industriales y productos de consumo liberan sustancias químicas nocivas en el medio ambiente, contaminando el suelo. Pero algunos microbios del suelo pueden descomponer estos contaminantes, ayudando a limpiar el suelo contaminado y a proteger el ecosistema. Asimismo, es importante considerar cómo la contaminación afecta a los ciclos biogeoquímicos naturales.
Cuando los residuos se descomponen, liberan metano, otro potente gas de efecto invernadero. El metano es un potente gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global y puede afectar negativamente a los esfuerzos de captura de carbono.
Algunos microbios, en particular ciertos tipos de arqueas y bacterias, participan en la producción de metano. Un ejemplo de ello son las arqueas metanogénicas. Estos microbios son responsables de la mayor parte de la producción de metano en entornos anaeróbicos, como los humedales, los arrozales y el tubo digestivo de los rumiantes. Producen metano como subproducto de sus actividades metabólicas, que implican la descomposición de materia orgánica. Así, se vuelve relevante investigar cómo afecta la contaminación a los ciclos biogeoquímicos de la tierra.
La producción de metano por parte de estos microbios puede liberar cantidades significativas del gas a la atmósfera, lo que puede repercutir negativamente en el clima y en los esfuerzos de secuestro de carbono. Sin embargo, es importante señalar que no todos los microbios implicados en la producción de metano son perjudiciales. Algunos microbios, como los implicados en la producción de biogás, pueden aprovecharse para producir energía renovable al tiempo que se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.
Microbioma y salud del suelo
Un microbioma del suelo sano es esencial para mantener la salud del suelo y promover una agricultura sostenible. Los microbios desempeñan un papel crucial en la salud del microbioma del suelo de varias maneras:
- Descomposición: Los microbios, como hongos y bacterias, descomponen la materia orgánica muerta y reciclan sus nutrientes en el suelo, favoreciendo el crecimiento de plantas y otros organismos.
- Ciclo de los nutrientes: Los microbios desempeñan un papel clave en el ciclo de elementos esenciales, como el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, a través del ecosistema. Esto ayuda a mantener el equilibrio de nutrientes en el suelo y los pone a disposición de las plantas y otros organismos.
- Estructura del suelo: Los microbios, como los hongos micorrícicos, pueden ayudar a mejorar la estructura del suelo formando redes de hifas que unen las partículas del suelo. Esto puede ayudar a mejorar la retención de agua, reducir la erosión y aumentar la salud general del suelo.
- Supresión de enfermedades: Los microbios pueden ayudar a suprimir enfermedades en las plantas compitiendo con los patógenos por los recursos, produciendo antibióticos y favoreciendo el crecimiento de raíces sanas.
- Control de plagas: Los microbios pueden desempeñar un papel en el control de las plagas produciendo toxinas tóxicas para los insectos y otras plagas y favoreciendo el crecimiento de plantas resistentes a las plagas.
Las pruebas biológicas del suelo son vitales para comprender la salud del suelo y el papel del microbioma en la producción de cultivos. Biome Makers ofrece un análisis biológico del suelo denominado BeCrop Test. BeCrop Test es práctico para los agricultores porque este análisis biológico del suelo muestra las vías de nutrientes bloqueadas, la diversidad microbiana, la relación entre hongos y bacterias, la detección del riesgo de enfermedades y la producción de hormonas y la adaptación al estrés. Con estos datos, los agricultores pueden aplicar fertilizantes o productos biológicos más precisos para diagnosticar problemas específicos, ahorrando tiempo y dinero y aumentando el rendimiento y la calidad de los cultivos.
Microbios y enfermedades
La transmisión y dispersión de microorganismos patógenos, su tasa de replicación y supervivencia en el ambiente, están muy influenciadas por las precipitaciones, la humedad relativa, la temperatura, la salinidad o el viento. El cambio climático también puede afectar a la aparición y extensión de enfermedades infecciosas tanto en ambientes marinos como terrestres. También puede influir en la salud de los ecosistemas, un aspecto que merece atención, especialmente en el contexto de los efectos del calentamiento global en la salud.
Por ejemplo, existe una relación entre el aumento de la temperatura de la superficie del mar y las enfermedades de los corales: el calentamiento de los océanos puede alterar la microbiota de los corales, lo que contribuye a la aparición de determinadas enfermedades. La acidificación de los océanos puede causar daños en los tejidos de los peces que contribuyen a debilitar su sistema inmune y favorecer la invasión de bacterias patógenas. Algo similar ocurre con los anfibios cuando aumentan las temperaturas. A nivel terrestre, muchos patógenos de plantas y de cultivos son sensibles a los cambios de temperatura y están influenciados por el clima.
El aumento de la resistencia a los antibióticos de algunos patógenos humanos también se ha relacionado con el cambio climático. Se ha sugerido que un aumento de temperatura puede favorecer la transferencia horizontal de genes de resistencia y un aumento de la tasa de crecimiento del patógeno. Los patógenos transmitidos por vectores, como mosquitos y garrapatas, por alimentos, aire o agua pueden ser especialmente susceptibles a los efectos del cambio climático.
Innovaciones en biotecnología microbiana
La biotecnología microbiana puede proporcionar soluciones innovadoras para un desarrollo más sostenible. Están en curso investigaciones que buscan manipular genéticamente microorganismos para incrementar su capacidad de reducir el N2O a N2 atmosférico, de forma que neutralicen las emisiones de este gas; manipular la microbiota del rumen para reducir la producción de CH4; emplear microorganismos para producir biocombustibles y reducir el empleo de combustibles fósiles; o la reciente transformación de una bacteria para consumir CO2.
No cabe duda de que el cambio climático puede afectar al ritmo en el cual los microbios transforman el nitrógeno y otros ciclos biogeoquímicos. Por tanto, es crucial entender el impacto de los microorganismos en los ecosistemas y cómo estos, a su vez, son afectados por el cambio climático.
A lo largo de los años, la investigación ha demostrado que estos microorganismos son esenciales no solo para la salud del suelo y la agricultura, sino también para la salud global del planeta, actuando como reguladores del clima y funcionando como filtros naturales de gases de efecto invernadero.
